Kaj je aerogel
Opis aerogela
Aerogel se bistveno razlikuje od tradicionalnega koncepta »gela«. Je trden material z gostoto 3 kg/m³. Zaradi izjemno nizke gostote ga imenujejo tudi »zamrznjen dim« ali »modri dim«, s čimer si je leta 1931 prislužil Guinnessov rekord za »najlažjo trdno snov«, ko je S. Kistler uspešno pripravil SiO2 aerogel z metodo superkritičnega sušenja. Ker več kot 80 % njegove sestave predstavlja zrak, ima aerogel odlične toplotnoizolacijske lastnosti. Aerogel debeline enega palca ustreza toplotni izolaciji 20 do 30 kosov običajnega stekla. Tudi če ga položimo med vrtnico in plamen, vrtnica ostane nepoškodovana.
Uporaba aerogela v vesoljskih raziskavah
Aerogel se na različne načine uporablja v vesoljskih raziskavah. Uporabljen je bil na ruski vesoljski postaji »Mir« in ameriški sonda »Mars Pathfinder«. V poskusih fizike delcev aerogel služi kot detektor za Čerenkov učinek. Primer je Aerogel Cherenkov Counter (ACC) v detektorju poskusa Belle v tovarni B mezonov, ki izkorišča nizek lomni količnik aerogela med tekočino in plinom ter njegovo visoko prosojnost in trdne lastnosti, s čimer presega tradicionalne metode z nizkotemperaturnimi tekočinami ali visokotlačnim zrakom. Njegova lahka teža je prav tako pomembna prednost.
Edinstvene lastnosti aerogela
Aerogel izstopa kot porozni material z nanostrukturami, ki se razlikujejo od poroznih struktur tradicionalnih materialov na mikro- in milimetrski ravni. Njegova fino tkana nanostruktura povzroča izjemno nizko toplotno prevodnost in izjemno veliko površino. Njegovo sipanje svetlobe in zvoka je znatno manjše kot pri tradicionalnih poroznih materialih. Te edinstvene lastnosti ne le spodbujajo zanimanje za temeljne raziskave, temveč imajo tudi obsežen potencial za uporabo na različnih področjih.
Uporaba izdelkov iz aerogela
Trenutni izdelki:
- Materiali iz aerogela: Zaradi svojih inherentnih lastnosti aerogel izstopa pri toplotni in zvočni izolaciji, čiščenju vode in adsorpciji plinov.
- Nano aerogel kompozitni izolacijski materiali: To je skupni izraz, ki zajema materiale, primerne za učinkovito uporabo pri stalni temperaturi. Ti materiali lahko obstajajo v trdnem ali tekočem stanju. V industrijski gradnji kombinacija aerogela s stekleno vlakneno podlago, predelana v aerogel filc, znatno zmanjša toplotno prevodnost. V gospodinjski uporabi kombinacija aerogela s tekstilom izboljša toplotno izolacijo in jo dvigne na višjo raven.
Prihodnji izdelki – v bližnji prihodnosti:
a. Protibalistični premaz: Laboratorijski poskusi kažejo, da nanos 6 mm debele plasti aerogela na kovinske plošče te naredi neprepustne za neposredne eksplozije.
b. Absorpcijski premazi: Premazi, ki absorbirajo radarske valove in dosegajo učinke nevidnosti.
c. Naprave za shranjevanje energije
d. Raziskave močnih laserjev visoke tehnologije
Kot zgodnji udeleženec na področju vesoljske tehnologije ima aerogel številne čudovite lastnosti. Napovedovanje njegove prihodnje uporabe zahteva domišljijo družbe in industrije, da bi ta novi material pospešili iz laboratorija in uresničili njegovo praktično vrednost.
Predstavitev področij uporabe: Kje se uporabljajo izdelki iz aerogela?
Industrijski sektor: Kompozitni izolacijski materiali iz aerogela so bistveni za področja, ki zahtevajo izolacijo cevovodov ali izolacijo peči v panogah, kot sta shranjevanje energije in petrokemija.
Gradbeni sektor: Aplikacije vključujejo zunanjo in notranjo toplotno izolacijo stavb ter uporabo aerogelnega stekla v steklenih fasadah.
Prometni sektor: Nanoporozni aerogelni kompozitni izolacijski materiali se uporabljajo v hitrih vlakih, doma izdelanem letalu C919 in novih energetskih vozilih, s poudarkom na toplotni izolaciji za transport in zaščiti litij-ionskih baterij v novih energetskih vozilih.
Izolacija gospodinjstev in hladna veriga: Nanoporozni aerogelni kompozitni izolacijski materiali, ki nadomeščajo tradicionalne materiale, se uporabljajo kot izolacijski sloji za izboljšanje toplotne izolacije in povečanje notranjih volumnov.
Funkcionalna oprema: Uporaba ultratankih slojev aerogela pri izdelavi aerogelnih jaken in izdelkov za prosti čas omogoča neprimerljivo toploto ter dosega lažje, tanjše in toplejše rezultate.
V primerjavi s tradicionalnimi izolacijskimi materiali je toplotna izolativnost nanoporoznih aerogelnih kompozitnih izolacijskih materialov 3-5-krat boljša. To pomeni odlično energijsko varčno izolacijsko zmogljivost, zmanjšano debelino materiala, nižje skupne stroške, inherentne lastnosti materiala kot varne, okolju prijazne in netoksične anorganske snovi pa zagotavljajo dolgo življenjsko dobo.
Kaj je silicijev aerogel?
Silicijev aerogel je najpogostejša komercialna oblika, nanoporozna mreža SiO2, ki zagotavlja zgoraj navedeno prevodnost od 0,019 do 0,021 W na m K. Večina odej, plošč in filmov tukaj temelji na osnovi silicijevega aerogela.
Nano aerogel in nanoporozna struktura
Nano aerogel je opredeljen s porami, manjšimi od povprečne proste poti zraka, približno 70 nm, kar zavira konvekcijo. Ta nanoporozna struktura, ne sam material, je razlog, da aerogel izolira daleč nad svojo težo.
Toplotna prevodnost aerogela: številke
Toplotna prevodnost aerogela je približno 0,019 do 0,021 W na m K pri 25 C, merjeno z zaščiteno vročo ploščo po GB/T 10294 in GB/T 10295. Je med najnižjimi pri vseh trdnih izolatorjih, in to je številka, za katero bi morali kupci zahtevati poročilo o preskusu.
Povezani članki in aplikacije
Kako se preizkuša kakovost aerogela: standardi, ki bi jih moral poznati vsak kupec
Analiza formule aerogela in postopki testiranja. Raziščite metode in testne postavke za ocenjevanje...
Preberi več →Pod žgočim soncem, kako je mogoče aerogel, uporabljen v avtodomih, toplotno izolirati?
Domov › Aplikacija › Unde...
Preberi več →
Razložene lastnosti aerogela: zakaj izolira bolje od vsega drugega
O aerogelu: odgovori na pogosta vprašanja o lastnostih aerogela, izolacijski učinkovitosti, uporab...
Preberi več →
Zgodovina aerogela: od laboratorijske zanimivosti leta 1931 do industrijske izolacije
Kako je bil izumljen aerogel? Odkrijte zgodovino aerogela od silicijevih aerogelov iz leta 1931 do sodobnih izolacijskih...
Preberi več →